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传统的socket IO中，需要为每个连接创建一个线程，当并发的连接数量非常巨大时，线程所占用的栈内存和CPU线程切换的开销将非常巨大。使用NIO，不再需要为每个线程创建单独的线程，可以用一个含有限数量线程的线程池，甚至一个线程来为任意数量的连接服务。由于线程数量小于连接数量，所以每个线程进行IO操作时就不能阻塞，如果阻塞的话，有些连接就得不到处理，NIO提供了这种非阻塞的能力。">
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传统的socket IO中，需要为每个连接创建一个线程，当并发的连接数量非常巨大时，线程所占用的栈内存和CPU线程切换的开销将非常巨大。使用NIO，不再需要为每个线程创建单独的线程，可以用一个含有限数量线程的线程池，甚至一个线程来为任意数量的连接服务。由于线程数量小于连接数量，所以每个线程进行IO操作时就不能阻塞，如果阻塞的话，有些连接就得不到处理，NIO提供了这种非阻塞的能力。">
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传统的socket IO中，需要为每个连接创建一个线程，当并发的连接数量非常巨大时，线程所占用的栈内存和CPU线程切换的开销将非常巨大。使用NIO，不再需要为每个线程创建单独的线程，可以用一个含有限数量线程的线程池，甚至一个线程来为任意数量的连接服务。由于线程数量小于连接数量，所以每个线程进行IO操作时就不能阻塞，如果阻塞的话，有些连接就得不到处理，NIO提供了这种非阻塞的能力。">



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  <title> java中NIO与传统IO | Lippi-浮生志 </title>
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      <header class="post-header">

        
        
          <h1 class="post-title" itemprop="name headline">
            
            
              
                java中NIO与传统IO
              
            
          </h1>
        

        <div class="post-meta">
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            <span class="post-meta-item-text">发表于</span>
            <time itemprop="dateCreated" datetime="2014-11-01T00:00:00+08:00" content="2014-11-01">
              2014-11-01
            </time>
          </span>

          
            <span class="post-category" >
              &nbsp; | &nbsp;
              <span class="post-meta-item-icon">
                <i class="fa fa-folder-o"></i>
              </span>
              <span class="post-meta-item-text">分类于</span>
              
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                  </a>
                </span>

                
                

              
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		&nbsp; | &nbsp;  
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	</span>
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      </header>
    
	


    <div class="post-body" itemprop="articleBody">

      
      

      
        <p><strong>感性认识：</strong></p>
<p><strong>传统的</strong>socket IO中，<strong>需要为每个连接创建一个线程</strong>，当并发的连接数量非常巨大时，<strong>线程所占用的栈内存和CPU线程切换的开销</strong>将非常巨大。使用<strong>NIO</strong>，不再需要为每个线程创建单独的线程，可以用一个<strong>含有限数量线程的线程池</strong>，甚至一个线程来为任意数量的连接服务。由于线程数量小于连接数量，所以每个线程进行IO操作时就不能阻塞，如果阻塞的话，有些连接就得不到处理，NIO提供了这种非阻塞的能力。</p>
<a id="more"></a> 
<p>小量的线程如何同时为大量连接服务呢，答案就是<strong>就绪选择(事件驱动)</strong>。这就好比到餐厅吃饭，每来一桌客人，都有一个服务员专门为你服务，从你到餐厅到结帐走人，这样方式的好处是服务质量好，一对一的服务，VIP啊，可是缺点也很明显，成本高，如果餐厅生意好，同时来100桌客人，就需要100个服务员，那老板发工资的时候得心痛死了，这就是传统的一个连接一个线程的方式。</p>
<p>老板是什么人啊，精着呢。这老板就得捉摸怎么能用10个服务员同时为100桌客人服务呢，老板就发现，服务员在为客人服务的过程中并不是一直都忙着，客人点完菜，上完菜，吃着的这段时间，服务员就闲下来了，可是这个服务员还是被这桌客人占用着，不能为别的客人服务，用华为领导的话说，就是工作不饱满。那怎么把这段闲着的时间利用起来呢。这餐厅老板就想了一个办法，<strong>让一个服务员（前台）专门负责收集客人的需求</strong>，登记下来，比如有客人进来了、客人点菜了，客人要结帐了，都先记录下来按顺序排好。<strong>每个服务员到这里领一个需求</strong>，比如点菜，就拿着菜单帮客人点菜去了。点好菜以后，服务员马上回来，领取下一个需求，继续为别人客人服务去了。这种方式服务质量就不如一对一的服务了，当客人数据很多的时候可能需要等待。但好处也很明显，由于在客人正吃饭着的时候服务员不用闲着了，服务员这个时间内可以为其他客人服务了，原来10个服务员最多同时为10桌客人服务，现在可能为50桌，60客人服务了。</p>
<p>这种服务方式跟传统的区别有两个：</p>
<ul>
<li>1、增加了一个角色，<strong>要有一个专门负责收集客人需求的人</strong>。NIO里对应的就是Selector。</li>
<li>2、<strong>由阻塞服务方式改为非阻塞服务了</strong>，客人吃着的时候服务员不用一直侯在客人旁边了。传统的IO操作，比如read()，当没有数据可读的时候，线程一直阻塞被占用，直到数据到来。NIO中没有数据可读时，read()会立即返回0，线程不会阻塞。</li>
</ul>
<p>NIO中，客户端创建一个连接后，<strong>先要将连接注册到Selector</strong>，相当于客人进入餐厅后，告诉前台你要用餐，前台会告诉你你的桌号是几号，然后你就可能到那张桌子坐下了，SelectionKey就是桌号。当某一桌需要服务时，前台就记录哪一桌需要什么服务，比如1号桌要点菜，2号桌要结帐，服务员从前台取一条记录，根据记录提供服务，完了再来取下一条。这样服务的时间就被最有效的利用起来了。</p>
<p>具体分析： </p>
<p>一．java NIO 和阻塞I/O的区别 </p>
<p><strong>1. 阻塞I/O通信模型</strong></p>
<p>假如现在你对阻塞I/O已有了一定了解，我们知道阻塞I/O在调用InputStream.read()方法时是阻塞的，它会一直等到数据到来时（或超时）才会返回；同样，在调用ServerSocket.accept()方法时，也会一直阻塞到有客户端连接才会返回，每个客户端连接过来后，服务端都会启动一个线程去处理该客户端的请求。阻塞I/O的通信模型示意图如下：</p>
<p><img src="/images/images/java/1.jpeg" alt=""></p>
<p>如果你细细分析，一定会发现阻塞I/O存在一些缺点。根据阻塞I/O通信模型，我总结了它的两点缺点：</p>
<ul>
<li><p>1.当客户端多时，会创建大量的处理线程。且每个线程都要占用栈空间和一些CPU时间</p>
</li>
<li><p>2.阻塞可能带来频繁的上下文切换，且大部分上下文切换可能是无意义的。</p>
</li>
</ul>
<p>在这种情况下非阻塞式I/O就有了它的应用前景。</p>
<p><strong>2.java NIO原理及通信模型</strong> </p>
<p>Java NIO是在jdk1.4开始使用的，它既可以说成“新I/O”，也可以说成非阻塞式I/O。下面是java NIO的工作原理：</p>
<ul>
<li><ol>
<li>由一个专门的线程来处理所有的 IO 事件，并负责分发。 </li>
</ol>
</li>
<li><ol>
<li>事件驱动机制：事件到的时候触发，而不是同步的去监视事件。 </li>
</ol>
</li>
<li><ol>
<li>线程通讯：线程之间通过 wait,notify 等方式通讯。保证每次上下文切换都是有意义的。减少无谓的线程切换。 </li>
</ol>
</li>
</ul>
<p>阅读过一些资料之后，下面贴出我理解的java NIO的工作原理图：<br><img src="/images/images/java/2.jpeg" alt=""></p>
<p>Java NIO的服务端只需启动一个专门的线程来处理所有的 IO 事件，这种通信模型是怎么实现的呢？呵呵，我们一起来探究它的奥秘吧。java NIO采用了双向通道（channel）进行数据传输，而不是单向的流（stream），在通道上可以注册我们感兴趣的事件。一共有以下四种事件：</p>
<pre><code>事件名    对应值
服务端接收客户端连接事件    SelectionKey.OP_ACCEPT(16)
客户端连接服务端事件    SelectionKey.OP_CONNECT(8)
读事件                    SelectionKey.OP_READ(1)
写事件                    SelectionKey.OP_WRITE(4)
</code></pre><p>服务端和客户端各自维护一个管理通道的对象，我们称之为selector，该对象能检测一个或多个通道 (channel) 上的事件。我们以服务端为例，如果服务端的selector上注册了读事件，某时刻客户端给服务端发送了一些数据，阻塞I/O这时会调用read()方法阻塞地读取数据，而NIO的服务端会在selector中添加一个读事件。服务端的处理线程会轮询地访问selector，如果访问selector时发现有感兴趣的事件到达，则处理这些事件，如果没有感兴趣的事件到达，则处理线程会一直阻塞直到感兴趣的事件到达为止。下面是我理解的java NIO的通信模型示意图：<br><img src="/images/images/java/3.jpeg" alt=""></p>
<h2 id="二．java-NIO服务端和客户端代码实现"><a href="#二．java-NIO服务端和客户端代码实现" class="headerlink" title="二．java NIO服务端和客户端代码实现"></a>二．java NIO服务端和客户端代码实现</h2><p>为了更好地理解java NIO,下面贴出服务端和客户端的简单代码实现。</p>
<p>服务端：</p>
<pre><code>package cn.nio;
import java.io.IOException;  
import java.net.InetSocketAddress;  
import java.nio.ByteBuffer;  
import java.nio.channels.SelectionKey;  
import java.nio.channels.Selector;  
import java.nio.channels.ServerSocketChannel;  
import java.nio.channels.SocketChannel;  
import java.util.Iterator;  

/** 
 * NIO服务端 
 * @author 小路 
 */  
public class NIOServer {  
//通道管理器  
private Selector selector;  

/** 
 * 获得一个ServerSocket通道，并对该通道做一些初始化的工作 
 * @param port  绑定的端口号 
 * @throws IOException 
 */  
public void initServer(int port) throws IOException {  
// 获得一个ServerSocket通道  
ServerSocketChannel serverChannel = ServerSocketChannel.open();  
// 设置通道为非阻塞  
serverChannel.configureBlocking(false);  
// 将该通道对应的ServerSocket绑定到port端口  
serverChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(port));  
// 获得一个通道管理器  
this.selector = Selector.open();  
//将通道管理器和该通道绑定，并为该通道注册SelectionKey.OP_ACCEPT事件,注册该事件后，  
//当该事件到达时，selector.select()会返回，如果该事件没到达selector.select()会一直阻塞。  
serverChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);  
}  

/** 
 * 采用轮询的方式监听selector上是否有需要处理的事件，如果有，则进行处理 
 * @throws IOException 
 */  
@SuppressWarnings(&quot;unchecked&quot;)  
public void listen() throws IOException {  
System.out.println(&quot;服务端启动成功！&quot;);  
// 轮询访问selector  
while (true) {  
//当注册的事件到达时，方法返回；否则,该方法会一直阻塞  
selector.select();  
// 获得selector中选中的项的迭代器，选中的项为注册的事件  
Iterator ite = this.selector.selectedKeys().iterator();  
while (ite.hasNext()) {  
SelectionKey key = (SelectionKey) ite.next();  
// 删除已选的key,以防重复处理  
ite.remove();  
// 客户端请求连接事件  
if (key.isAcceptable()) {  
ServerSocketChannel server = (ServerSocketChannel) key  
.channel();  
// 获得和客户端连接的通道  
SocketChannel channel = server.accept();  
// 设置成非阻塞  
channel.configureBlocking(false);  

//在这里可以给客户端发送信息哦  
channel.write(ByteBuffer.wrap(new String(&quot;向客户端发送了一条信息&quot;).getBytes()));  
//在和客户端连接成功之后，为了可以接收到客户端的信息，需要给通道设置读的权限。  
channel.register(this.selector, SelectionKey.OP_READ);  

// 获得了可读的事件  
} else if (key.isReadable()) {  
read(key);  
}  

}  

}  
}  
/** 
 * 处理读取客户端发来的信息 的事件 
 * @param key 
 * @throws IOException  
 */  
public void read(SelectionKey key) throws IOException{  
// 服务器可读取消息:得到事件发生的Socket通道  
SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();  
// 创建读取的缓冲区  
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(10);  
channel.read(buffer);  
byte[] data = buffer.array();  
String msg = new String(data).trim();  
System.out.println(&quot;服务端收到信息：&quot;+msg);  
ByteBuffer outBuffer = ByteBuffer.wrap(msg.getBytes());  
channel.write(outBuffer);// 将消息回送给客户端  
}  

/** 
 * 启动服务端测试 
 * @throws IOException  
 */  
public static void main(String[] args) throws IOException {  
NIOServer server = new NIOServer();  
server.initServer(8000);  
server.listen();  
}  

}  
</code></pre><p>客户端：<br>    package cn.nio;  </p>
<pre><code>import java.io.IOException;  
import java.net.InetSocketAddress;  
import java.nio.ByteBuffer;  
import java.nio.channels.SelectionKey;  
import java.nio.channels.Selector;  
import java.nio.channels.SocketChannel;  
import java.util.Iterator;  

/** 
 * NIO客户端 
 * @author 小路 
 */  
public class NIOClient {  
//通道管理器  
private Selector selector;  

/** 
 * 获得一个Socket通道，并对该通道做一些初始化的工作 
 * @param ip 连接的服务器的ip 
 * @param port  连接的服务器的端口号  
 * @throws IOException 
 */  
public void initClient(String ip,int port) throws IOException {  
// 获得一个Socket通道  
SocketChannel channel = SocketChannel.open();  
// 设置通道为非阻塞  
channel.configureBlocking(false);  
// 获得一个通道管理器  
this.selector = Selector.open();  

// 客户端连接服务器,其实方法执行并没有实现连接，需要在listen（）方法中调  
//用channel.finishConnect();才能完成连接  
channel.connect(new InetSocketAddress(ip,port));  
//将通道管理器和该通道绑定，并为该通道注册SelectionKey.OP_CONNECT事件。  
channel.register(selector, SelectionKey.OP_CONNECT);  
}  

/** 
 * 采用轮询的方式监听selector上是否有需要处理的事件，如果有，则进行处理 
 * @throws IOException 
 */  
@SuppressWarnings(&quot;unchecked&quot;)  
public void listen() throws IOException {  
// 轮询访问selector  
while (true) {  
selector.select();  
// 获得selector中选中的项的迭代器  
Iterator ite = this.selector.selectedKeys().iterator();  
while (ite.hasNext()) {  
SelectionKey key = (SelectionKey) ite.next();  
// 删除已选的key,以防重复处理  
ite.remove();  
// 连接事件发生  
if (key.isConnectable()) {  
SocketChannel channel = (SocketChannel) key  
.channel();  
// 如果正在连接，则完成连接  
if(channel.isConnectionPending()){  
channel.finishConnect();  

}  
// 设置成非阻塞  
channel.configureBlocking(false);  

//在这里可以给服务端发送信息哦  
channel.write(ByteBuffer.wrap(new String(&quot;向服务端发送了一条信息&quot;).getBytes()));  
//在和服务端连接成功之后，为了可以接收到服务端的信息，需要给通道设置读的权限。  
channel.register(this.selector, SelectionKey.OP_READ);  

// 获得了可读的事件  
} else if (key.isReadable()) {  
read(key);  
}  

}  

}  
}  
/** 
 * 处理读取服务端发来的信息 的事件 
 * @param key 
 * @throws IOException  
 */  
public void read(SelectionKey key) throws IOException{  
//和服务端的read方法一样  
}  


/** 
 * 启动客户端测试 
 * @throws IOException  
 */  
public static void main(String[] args) throws IOException {  
NIOClient client = new NIOClient();  
client.initClient(&quot;localhost&quot;,8000);  
client.listen();  
}  

}
</code></pre>
      
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            <a href="/tags/IO/" rel="tag">#IO</a>
          
            <a href="/tags/NIO/" rel="tag">#NIO</a>
          
            <a href="/tags/java/" rel="tag">#java</a>
          
            <a href="/tags/阻塞/" rel="tag">#阻塞</a>
          
        </div>
      

      
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                <i class="fa fa-chevron-left"></i> Androidpn 消息推送总结
              </a>
            
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                Android消息推送方式 <i class="fa fa-chevron-right"></i>
              </a>
            
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     data-title="java中NIO与传统IO"
     data-content=""
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           data-title="java中NIO与传统IO" data-url="http://www.ezlippi.com//blog/2014/11/java-nio.html">
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               src="/images/avatar.jpg"
               alt="EZLippi" />
          <p class="site-author-name" itemprop="name">EZLippi</p>
          <p class="site-description motion-element" itemprop="description">Easy Lippi</p>
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                    <i class="fa fa-weibo"></i> zhihu
                  
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                <a href="http://szhshp.org" target="_blank">szhshp的博客</a>
              </span>
            
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                <a href="https://www.zhihu.com/people/lippi-ouyang" target="_blank">友链出租</a>
              </span>
            
          
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          <div class="post-toc">
            
              
            
            
              <div class="post-toc-content"><ol class="nav"><li class="nav-item nav-level-2"><a class="nav-link" href="#二．java-NIO服务端和客户端代码实现"><span class="nav-number">1.</span> <span class="nav-text">二．java NIO服务端和客户端代码实现</span></a></li></ol></div>
            
          </div>
          <div class="post-toc-indicator-bottom post-toc-indicator">
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    </main>

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      <div class="footer-inner">
        <div class="copyright" >
  
  &copy;  2014 - 
  <span itemprop="copyrightYear">2016</span>
  <span class="with-love">
    <i class="fa fa-heart"></i>
  </span>
  <span class="author" itemprop="copyrightHolder">EZLippi</span>
</div>

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  由 <a class="theme-link" href="http://hexo.io">Hexo</a> 强力驱动
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<script type="text/javascript" id="sidebar.toc.highlight">
  $(document).ready(function () {
    var tocSelector = '.post-toc';
    var $tocSelector = $(tocSelector);
    var activeCurrentSelector = '.active-current';

    $tocSelector
      .on('activate.bs.scrollspy', function () {
        var $currentActiveElement = $(tocSelector + ' .active').last();

        removeCurrentActiveClass();
        $currentActiveElement.addClass('active-current');

        $tocSelector[0].scrollTop = $currentActiveElement.position().top;
      })
      .on('clear.bs.scrollspy', function () {
        removeCurrentActiveClass();
      });

    function removeCurrentActiveClass () {
      $(tocSelector + ' ' + activeCurrentSelector)
        .removeClass(activeCurrentSelector.substring(1));
    }

    function processTOC () {
      getTOCMaxHeight();
      toggleTOCOverflowIndicators();
    }

    function getTOCMaxHeight () {
      var height = $('.sidebar').height() -
                   $tocSelector.position().top -
                   $('.post-toc-indicator-bottom').height();

      $tocSelector.css('height', height);

      return height;
    }

    function toggleTOCOverflowIndicators () {
      tocOverflowIndicator(
        '.post-toc-indicator-top',
        $tocSelector.scrollTop() > 0 ? 'show' : 'hide'
      );

      tocOverflowIndicator(
        '.post-toc-indicator-bottom',
        $tocSelector.scrollTop() >= $tocSelector.find('ol').height() - $tocSelector.height() ? 'hide' : 'show'
      )
    }

    $(document).on('sidebar.motion.complete', function () {
      processTOC();
    });

    $('body').scrollspy({ target: tocSelector });
    $(window).on('resize', function () {
      if ( $('.sidebar').hasClass('sidebar-active') ) {
        processTOC();
      }
    });

    onScroll($tocSelector);

    function onScroll (element) {
      element.on('mousewheel DOMMouseScroll', function (event) {
          var oe = event.originalEvent;
          var delta = oe.wheelDelta || -oe.detail;

          this.scrollTop += ( delta < 0 ? 1 : -1 ) * 30;
          event.preventDefault();

          toggleTOCOverflowIndicators();
      });
    }

    function tocOverflowIndicator (indicator, action) {
      var $indicator = $(indicator);
      var opacity = action === 'show' ? 1 : 0;
      $indicator.velocity ?
        $indicator.velocity('stop').velocity({
          opacity: opacity
        }, { duration: 100 }) :
        $indicator.stop().animate({
          opacity: opacity
        }, 100);
    }

  });
</script>

<script type="text/javascript" id="sidebar.nav">
  $(document).ready(function () {
    var html = $('html');
    var TAB_ANIMATE_DURATION = 200;
    var hasVelocity = $.isFunction(html.velocity);

    $('.sidebar-nav li').on('click', function () {
      var item = $(this);
      var activeTabClassName = 'sidebar-nav-active';
      var activePanelClassName = 'sidebar-panel-active';
      if (item.hasClass(activeTabClassName)) {
        return;
      }

      var currentTarget = $('.' + activePanelClassName);
      var target = $('.' + item.data('target'));

      hasVelocity ?
        currentTarget.velocity('transition.slideUpOut', TAB_ANIMATE_DURATION, function () {
          target
            .velocity('stop')
            .velocity('transition.slideDownIn', TAB_ANIMATE_DURATION)
            .addClass(activePanelClassName);
        }) :
        currentTarget.animate({ opacity: 0 }, TAB_ANIMATE_DURATION, function () {
          currentTarget.hide();
          target
            .stop()
            .css({'opacity': 0, 'display': 'block'})
            .animate({ opacity: 1 }, TAB_ANIMATE_DURATION, function () {
              currentTarget.removeClass(activePanelClassName);
              target.addClass(activePanelClassName);
            });
        });

      item.siblings().removeClass(activeTabClassName);
      item.addClass(activeTabClassName);
    });

    $('.post-toc a').on('click', function (e) {
      e.preventDefault();
      var targetSelector = NexT.utils.escapeSelector(this.getAttribute('href'));
      var offset = $(targetSelector).offset().top;
      hasVelocity ?
        html.velocity('stop').velocity('scroll', {
          offset: offset  + 'px',
          mobileHA: false
        }) :
        $('html, body').stop().animate({
          scrollTop: offset
        }, 500);
    });

    // Expand sidebar on post detail page by default, when post has a toc.
    NexT.motion.middleWares.sidebar = function () {
      var $tocContent = $('.post-toc-content');

      if (CONFIG.sidebar.display === 'post' || CONFIG.sidebar.display === 'always') {
        if ($tocContent.length > 0 && $tocContent.html().trim().length > 0) {
          NexT.utils.displaySidebar();
        }
      }
    };
  });
</script>



  


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    var duoshuoQuery = {short_name:"ezlippi"};
    (function() {
      var ds = document.createElement('script');
      ds.type = 'text/javascript';ds.async = true;
      ds.id = 'duoshuo-script';
      ds.src = (document.location.protocol == 'https:' ? 'https:' : 'http:') + '//static.duoshuo.com/embed.js';
      ds.charset = 'UTF-8';
      (document.getElementsByTagName('head')[0]
      || document.getElementsByTagName('body')[0]).appendChild(ds);
    })();
  </script>

  
    
  





  
  

  
  


</body>
</html>
